(57)【要約】【課題】ＤＣＤＣコンバータを用いることなく、複数の電池セルの電圧の均等化をし、かつ、メインバッテリから補機バッテリに低リップルの電力を伝送する電圧制御装置を提供する。【解決手段】電池セル２ａ〜２ｆ及び補機バッテリ２０に、メインバッテリ４から変圧回路１５ａ〜１５ｃを介して電力を伝送する電圧制御装置において、メインバッテリ４に並列に接続された一次巻線１２ａと、電池セル２ａ及び２ｂそれぞれに並列に接続されるセル側二次巻線１３ａ及び１３ｂと、補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線１４ａとで変圧回路１５ａを構成する。また、変圧回路１５ａと同様に変圧回路１５ｂ、１５ｃを構成する。さらに、一次巻線１２ａ〜１２ｃそれぞれに直列に接続したメインスイッチ１０ａ〜１０ｃを構成する。これにより、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃをスイッチングさせることで、複数の電池セルの電圧の均等化をし、かつ、メインバッテリから補機バッテリに電力を伝送することができる。【選択図】図１
2013198306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個以上の電池セルを有する電池ブロックが２個以上直列に接続された組電池と、
前記組電池に並列に接続された一次巻線と、前記電池ブロックの前記１個以上の電池セルそれぞれに並列に接続された１個以上のセル側二次巻線と、補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線とを有する、前記電池ブロックごとに対応した２個以上の変圧回路と、
前記２個以上の変圧回路それぞれが有する一次巻線ごとに直列に接続され、該一次巻線に電流を供給するか否かを切替える２個以上のメインスイッチと、
前記２個以上のメインスイッチをスイッチングさせるスイッチ回路と、
前記２個以上のメインスイッチのスイッチングの位相が異なるように前記スイッチ回路を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電圧制御装置。
【請求項２】
前記補機バッテリと、前記２個以上の変圧回路それぞれの前記補機側二次巻線の共通端子との間に接続され、前記補機バッテリに電流を供給するか否かを切替える補機スイッチと、
を備え、
前記制御部は、
さらに、前記補機バッテリを充電するときに、前記補機スイッチをオン状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御装置。
【請求項３】
前記複数の電池セルと、それぞれに対応する前記セル側二次巻線との端子間に接続され、電流を供給するか否かを切替える複数のセルスイッチと、
を備え、
前記制御部は、
さらに、前記複数の電池セルの電圧を均等化するときに、前記複数のセルスイッチをオン状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の電圧制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記１個以上の電池セルの電圧が、全てばらつき許容範囲内である電池ブロックがある場合には、該電池ブロックの前記１個以上の電池セルに対応する全てのセルスイッチをオフ状態とすることを特徴とする請求項３に記載の電圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メインバッテリを構成する複数の電池セルの電圧を均等化する電圧制御装置に関し、特には、メインバッテリから補機バッテリに電力を伝送することで、補機バッテリを充電する機能を併せ持つ電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車等に搭載されるリチウムイオン電池等の電池セルは、高電圧を得るために、複数の電池セルを直列に接続した組電池（以下、メインバッテリという。）として用いられている。
【０００３】
このようなメインバッテリを構成する各電池セルの電圧（以下、セル電圧という。）がばらつくと、電池セルの劣化が加速的に進行したり、利用可能なエネルギー量が低下したりする。したがって、各セル電圧は均等であることが望ましい。しかし、各電池セルの容量、内部抵抗及び自己放電率等が不均一であることに起因して、各セル電圧にばらつきが発生することがある。そこで、従来から、各セル電圧の均等化をするための電圧均等化回路を用いて各セル電圧のばらつきを解消することが提案されている。
【０００４】
さらに、ハイブリッド車や電気自動車等の発電機や走行用のモータ等の負荷に接続される高電圧のメインバッテリの電力を伝送して、車輌伝送系や制御系等（以下、補機負荷という。）が接続される低電圧の補機バッテリを充電することが提案されている。
【０００５】
上記の各セル電圧の均等化と、メインバッテリの電力を伝送することで補機バッテリを充電する２つの機能を同時に搭載するために、以下のような構成が従来から用いられている。
【０００６】
図６は、従来の電圧制御装置を示す構成図である。
図６に示す従来の電圧制御装置６００の構成の場合には、電圧均等化回路６０１によりメインバッテリ６０２の各セル電圧を均等化する。そして、ＤＣＤＣコンバータ６０３によりメインバッテリ６０２の高電圧を変圧し、リプル低減のためのリプル・フィルタ回路６０４を介して電力を伝送することにより、補機負荷６０６に接続する低電圧の補機バッテリ６０５を充電している。
【０００７】
しかし、上記の従来技術では、メインバッテリ６０２の各セル電圧の均等化と、メインバッテリ６０２から補機バッテリ６０５への電力の伝送をするために、電圧均等化回路６０１と、ＤＣＤＣコンバータ６０３とを備える構成であるため、回路規模が大きくなる。
【０００８】
さらに、別の構成として、以下の技術が開示されている。
特許文献１には、互いに接続されて主バッテリを構成する複数の電池ブロックそれぞれに、ＤＣＤＣコンバータを接続して、補機バッテリとの間で電力の伝送を行なう。そして、個々のＤＣＤＣコンバータを独立に制御することで、各電池ブロックの蓄電状態のばらつきを解消し、かつ、補機バッテリの充電を行なうことが記載されている。
【０００９】
しかし、特許文献１では、複数の電池ブロックそれぞれにＤＣＤＣコンバータを接続する構成のため、回路規模が大きくなることに加え、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング動作によるリップルが発生するため、これを低減するチョークコイルやフィルタが必要となることから一段と回路規模が大きくなる。さらに、各ＤＣＤＣコンバータの制御を別々に行なわなければならないため、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧の制御に、それぞれのデューティー比を算出しなければならない等、制御が煩雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−５５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記問題を鑑み、ＤＣＤＣコンバータを用いることなく、複数の電池セルの電圧の均等化をし、かつ、メインバッテリから補機バッテリに低リップルの電力を伝送することができる電圧制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、１個以上の電池セルを有する電池ブロックが２個以上直列に接続された組電池と、前記組電池に並列に接続された一次巻線と、前記電池ブロックの前記１個以上の電池セルそれぞれに並列に接続された１個以上のセル側二次巻線と、補機バッテリに並列に接続された補機側二次巻線とを有する、前記電池ブロックごとに対応した２個以上の変圧回路と、前記２個以上の変圧回路それぞれが有する一次巻線ごとに直列に接続され、該一次巻線に電流を供給するか否かを切替える２個以上のメインスイッチと、前記２個以上のメインスイッチをスイッチングさせるスイッチ回路と、前記２個以上のメインスイッチのスイッチングの位相が異なるように前記スイッチ回路を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＤＣＤＣコンバータを用いることなく、複数の電池セルの電圧の均等化をし、かつ、メインバッテリから補機バッテリに低リップルの電力を伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１の電圧制御装置の構成図である。
【図２】実施形態１の変圧器の出力電圧の模式図である。
【図３】実施形態１の電圧制御のフローチャートである。
【図４】実施形態１の電圧制御のフローチャートである。
【図５】実施形態２の電圧制御のフローチャートである。
【図６】従来の電圧制御装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態の電圧制御装置について説明する。
［実施形態１］
実施形態１の電圧制御装置について説明する。
【００１６】
図１は、実施形態１の電圧制御装置の構成図である。
以下の説明では、電池セルを２つ直列に接続した電池ブロックを３個備え、その３個の電池ブロックを直列に接続したメインバッテリを備えた電圧制御装置を例として説明する。また、以下の説明では、メインバッテリがハイブリッド車や電気自動車等に搭載されていることを例として説明する。
【００１７】
以下に実施形態１の電圧制御装置について説明する。
電圧制御装置１は、電池セル２ａ〜２ｆと、電池ブロック３ａ〜３ｃと、メインバッテリ４と、セル用電圧計５ａ〜５ｆと、切替回路６と、制御部７と、記憶部８と、スイッチ回路９と、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃと、コア１１ａ〜１１ｃと、一次巻線１２ａ〜１２ｃと、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆと、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃと、変圧回路１５ａ〜１５ｃと、変圧器１６と、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆと、セル側整流回路１８ａ〜１８ｆと、セル側平滑回路１９ａ〜１９ｆと、補機バッテリ２０と、補機用電圧計２１と、補機スイッチ２２と、補機側整流回路２３ａ〜２３ｃと、補機側平滑回路２４ａ〜２４ｃと、を備えて構成される。
【００１８】
電池セル２ａ〜２ｆには、リチウムイオン電池、鉛電池、ニッカド電池及びニッケル水素電池等の蓄電池を採用することができる。
電池ブロック３ａは、電池セル２ａ及び電池セル２ｂを直列に接続して構成されている。また、電池ブロック３ｂは、電池セル２ｃ及び電池セル２ｄを直列に接続して構成されている。さらに、電池ブロック３ｃは、電池セル２ｅ及び電池セル２ｆを直列に接続して構成されている。
【００１９】
メインバッテリ４は、電池ブロック３ａ〜３ｃを直列に接続して構成されている。すなわち、電池セル２ａ〜２ｆを直列に接続して構成されているものである。また、メインバッテリ４は、端子Ａ、Ａ’の接続先が図示しない電磁リレー等のスイッチで切替えられ、充電器、または、ハイブリッド車や電気自動車等の発電機や走行用のモータ等の負荷に接続されている。そして、メインバッテリ４は、充電器に接続されているときに充電され、負荷に接続されているときに充放電する。また、メインバッテリ４の端子Ａ、Ａ’間の電圧の方が、補機バッテリ２０の電圧よりも高電圧となっている。
【００２０】
セル用電圧計５ａ〜５ｆは、各電池セル２ａ〜２ｆに並列に接続され、各電池セル２ａ〜２ｆのセル電圧２Ａ〜２Ｆを測定する。そして、各セル用電圧計５ａ〜５ｆは、制御部７からセル電圧取得の要求を示す信号が入力されると、それぞれ測定したセル電圧２Ａ〜２Ｆの値を切替回路６に出力する。なお、セル用電圧計５ａ〜５ｆは、それぞれが接続された電池セル２ａ〜２ｆのセル電圧を測定できるものであれば、適宜選択した電圧検出装置を用いれば良い。また、セル電圧２Ａ〜２Ｆとは、電池セル２ａ〜２ｆそれぞれに対応したセル電圧のことである。
【００２１】
切替回路６は、例えば、マルチプレクサ等を採用することができる。そして、セル用電圧計５ａ〜５ｆからそれぞれ入力されるセル電圧２Ａ〜２Ｆの値及び補機用電圧計２１から入力される補機バッテリ２０の電圧（以下、補機電圧Ｖａという。）の値を示す信号が入力され、それぞれの信号を順番に切替えて制御部７に出力する。なお、切替回路６には、入力される信号を切替えて制御部７に出力することができれば、上記構成に限らず適宜選択した回路を採用しても良い。
【００２２】
制御部７には、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のワークスペースとしてメモリを搭載するコンピュータを採用することができる。また、制御部７は、セル用電圧計５ａ〜５ｆ及び補機用電圧計２１で測定された、セル電圧２Ａ〜２Ｆの値を示す信号及び補機電圧Ｖａの値を示す信号を受信する構成を備えている。
【００２３】
そして、制御部７は、電圧の制御を開始することを示す信号（以下、制御開始信号という。）が入力されたことをトリガとして、電圧の制御を開始する。ここで、電圧の制御とは、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化と、メインバッテリ４から補機バッテリ２０に電力を伝送して、補機バッテリ２０を充電することにより、補機電圧Ｖａの値を所定値以上に保つ制御のことを言う。なお、制御開始信号は、図示しない入力部を用いてユーザが入力する、及び、各種センサにより車輌の走行環境を判断して入力される等、電圧の制御が必要なときに制御部７に入力されるものであれば、適宜選択した構成を採用することができる。また、電圧の制御を開始する判断の別の構成としては、制御部７がセル電圧２Ａ〜２Ｆ及び補機電圧Ｖａを監視し、セル電圧２Ａ〜２Ｆのばらつきが検出されたとき、または、補機電圧Ｖａの低下が検出されたときに電圧の制御を開始するように構成しても良い。
【００２４】
また、制御部７は、セル用電圧計５ａ〜５ｆからセル電圧２Ａ〜２Ｆの値を示す信号が入力されると、下記式（１）を用いて、セル電圧２Ａ〜２Ｆの平均値（以下、電圧平均値という。）を算出する。
電圧平均値＝（セル電圧２Ａ＋セル電圧２Ｂ＋セル電圧２Ｃ＋セル電圧２Ｄ＋セル電圧２Ｅ＋セル電圧２Ｆ）／６        （１）
また、制御部７は、セル電圧２Ａ〜２Ｆの値の中で、ばらつき許容範囲外の値を示すものがあるか否かを判断する。この判断は、セル用電圧計５ａ〜５ｆから取得したセル電圧２Ａ〜２Ｆの値と、ばらつき許容範囲とを比較することで行なう。ここで、ばらつき許容範囲とは、実験により定められる電池セル２ａ〜２ｆの特性への影響が許容内となる、セル電圧２Ａ〜２Ｆの値の範囲である。そして、ばらつき許容範囲は、下記式（２）により表される。
電圧平均値−所定の電圧値α≦セル電圧２Ａ〜２Ｆ≦電圧平均値＋所定の電圧値β      
（２）
式（２）に示すように、ばらつき許容範囲は、電圧平均値から所定の電圧値αを減算した電圧値と、所定の電圧値βを加算した電圧値の範囲で表される。そして、全てのセル電圧２Ａ〜２Ｆが、式（２）に示されるばらつき許容範囲内に収まったときに、制御部７は、セル電圧２Ａ〜２Ｆが均等化されていると判断する。なお、所定の電圧値α及び所定の電圧値βは、実験によりばらつき許容範囲を定めたときに、その範囲を式（２）で表すために記憶部８に記憶される電圧値である。そして、制御部７により、セル電圧２Ａ〜２Ｆの値と、ばらつき許容範囲とを比較するときに読み出されて使用される。
【００２５】
さらに、制御部７は、セル電圧２Ａ〜２Ｆの中で、ばらつき許容範囲外の値を示すセル電圧がある場合に、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化を行なうことを決定する。そして、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオン状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。また、制御部７は、セル電圧２Ａ〜２Ｆの中で、ばらつき許容範囲外の値を示すセル電圧がない場合には、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化を行なわないことを決定する。そして、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。
【００２６】
さらに、制御部７は、補機用電圧計２１から補機電圧Ｖａの値が入力されると、補機電圧Ｖａが所定の電圧（以下、下限電圧という。）以下であるか否かを判断する。そして、補機バッテリ２０の補機電圧Ｖａが下限電圧以下である場合には、メインバッテリ４から補機バッテリ２０に電力の伝送を行なうことを決定する。これにより、補機バッテリ２０を充電する。また、制御部７は、補機バッテリ２０の補機電圧Ｖａが下限電圧よりも高い場合には、メインバッテリ４から補機バッテリ２０に電力の伝送を行なわないことを決定する。具体的には、下記式（３）を用いて、補機電圧Ｖａが、下限電圧以下であるか否かを判断することで上記の処理を行っている。
補機電圧Ｖａ≦下限電圧        （３）
なお、下限電圧とは、実験により定められ、補機電圧Ｖａの低下の許容範囲として、記憶部８に電圧値で記憶されている。そして、制御部７により、補機電圧Ｖａと、下限電圧とを比較するときに読み出されて使用される。
【００２７】
そして、制御部７は、補機バッテリ２０に電力を伝送することを決定すると、補機スイッチ２２をオン状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。また、制御部７は、補機バッテリ２０への電力を伝送しない場合には、補機スイッチ２２をオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。
【００２８】
また、制御部７は、上記の動作により、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２のいずれかをオン状態にした場合、各メインスイッチ１０ａ〜１０ｃをオンオフ（以下、スイッチングという。）させる。この制御は、制御部７からスイッチ回路９に、各メインスイッチ１０ａ〜１０ｃそれぞれをスイッチングさせる制御信号（以下、スイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃという。）を出力することで行なわれる。このスイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃは、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃを互いに同じ周期でスイッチングさせるように設定されている。また、スイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃは、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃを一定の周期でスイッチングさせるように設定されている。さらに、スイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃは、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの位相を互いに１２０°異ならせるように設定されている。これにより、変圧回路１５ａ〜１５ｃの出力を合成することで、それぞれの出力でリプルを弱めあい、変圧器１６の出力のリプルを低減している。なお、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの位相差は、１２０°に限らず、リプルの低減の効果が得られる範囲内で任意の位相差を設定しても良い。
【００２９】
また、制御部７は、電圧の制御を終了することを示す信号（以下、制御終了信号という。）が入力されたことをトリガとして、電圧の制御を終了する。ここで、制御終了信号は、図示しない入力部を用いてユーザが入力する、及び、各種センサにより車輌の走行環境を判断して入力される等、電圧の制御が不要なときに制御部７に入力されるものであれば、適宜選択した構成を採用することができる。また、電圧の制御を終了する判断の別の構成としては、制御部７がセル電圧２Ａ〜２Ｆ及び補機電圧Ｖａを監視し、セル電圧２Ａ〜２Ｆがばらつき許容範囲内になったとき、または、補機電圧Ｖａが下限電圧より大きくなったときに電圧の制御を終了するように構成しても良い。そして、電圧の制御を終了することに伴って、制御部７は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃ、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２をオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。
【００３０】
記憶部８には、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等を採用することができる。この記憶部８は、ＯＳのプログラムやアプリケーションのプログラムが記憶されている。また、記憶部８には、制御部７による処理に必要な各種データが記憶されている。この各種データには、所定の電圧値α、所定の電圧値β及び下限電圧の電圧値が含まれている。
【００３１】
スイッチ回路９は、例えば、ＤＥＣ（Decoder）等を採用することができる。そして、スイッチ回路９は、制御部７から入力される制御信号をデコードして、その情報に基づいてメインスイッチ１０ａ〜１０ｃをスイッチングさせ、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２のオンオフ状態を切替える。一例として、スイッチ回路９は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃ、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２が電界効果トランジスタで構成されている場合には、それぞれのスイッチに印加するゲート電圧を出力できるように構成されている。この場合には、スイッチ回路９は、それぞれのゲート電圧をオンオフさせることで、各スイッチのオンオフを切替える。なお、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃ、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２が別の構成であっても、それぞれのオンオフを切替えることができるように、適宜選択した構成をスイッチ回路９として用いれば良い。
【００３２】
メインスイッチ１０ａ〜１０ｃには、例えば、電磁リレー、または、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチ等を採用することができる。そして、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃは、それぞれ一次巻線１２ａ〜１２ｃに直列に接続されている。また、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃは、それぞれ制御部７からスイッチ回路９に出力されるスイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃに基づいて、スイッチ回路９によりスイッチングされる。これにより、一次巻線１２ａ〜１２ｃに交流電流を供給する。
【００３３】
コア１１ａ〜１１ｃには、例えば、鉄やフェライトなどの強磁性またはフェリ磁性の素材を採用することができる。そして、コア１１ａには、一次巻線１２ａ、セル側二次巻線１３ａ、セル側二次巻線１３ｂ及び補機側二次巻線１４ａが巻き回されている。また、コア１１ｂには、一次巻線１２ｂ、セル側二次巻線１３ｃ、セル側二次巻線１３ｄ及び補機側二次巻線１４ｂが巻き回されている。さらに、コア１１ｃには、一次巻線１２ｃ、セル側二次巻線１３ｅ、セル側二次巻線１３ｆ及び補機側二次巻線１４ｃが巻き回されている。なお、用途によって、空芯コイルで足りる場合には、このコア１１ａ〜１１ｃを省略しても良い。
【００３４】
一次巻線１２ａ〜１２ｃは、例えば、銅線等の電線を巻き回すことで構成される。また、一次巻線１２ａ〜１２ｃは同じ巻数である。そして、一次巻線１２ａ〜１２ｃは、それぞれメインバッテリ４の両端に接続されており、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃがスイッチングされることにより、メインバッテリ４から電力が供給される。なお、一次巻線１２ａ〜１２ｃには、上記の構成以外にも、適宜公知のコイルを用いても良い。また、必要に応じて一次巻線１２ａ〜１２ｃは巻数を異ならせても良い。
【００３５】
セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆは、例えば、銅線等の電線を巻き回すことで構成される。また、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆは同じ巻数である。そして、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆは、それぞれ電池セル２ａ〜２ｆの両端に並列に接続されており、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆがオン状態のときに、一次巻線１２ａ〜１２ｃに電力が供給されることにより電磁誘導されて、各セル２ａ〜２ｄに電力を供給する。また、セル電圧２Ａ〜２Ｆは、メインバッテリ４の電圧よりも低い。このため、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆは、一次巻線１２ａ〜１２ｃよりも少ない巻数として、電池セル２ａ〜２ｆの充電に適した電圧が得られるように適宜調整されている。なお、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆは、上記の構成以外にも、適宜公知のコイルを用いても良い。また、必要に応じてセル側二次巻線１３ａ〜１３ｆは巻数を異ならせても良い。また、電池セル２ａ〜２ｆの充電に適した電圧を得られるのであれば、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆの巻数を、一次巻線１２ａ〜１２ｃよりも多くしても良い。
【００３６】
補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃは、例えば、銅線等の電線を巻き回すことで構成される。また、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃは同じ巻数である。そして、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃは、それぞれ補機バッテリ２０の両端に並列に接続されており、補機スイッチ２２がオン状態のときに、一次巻線１２ａ〜１２ｃに電力が供給されることにより電磁誘導されて、補機バッテリ２０に電力を供給する。また、補機バッテリ２０は、メインバッテリよりも低い電圧となっている。このため、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃは、それぞれ一次巻線１２ａ〜１２ｃよりも少ない巻数として、補機バッテリ２０の充電に適した電圧を得られるように適宜調整されている。なお、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃは、上記の構成以外にも、適宜公知のコイルを用いても良い。また、必要に応じて補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃは巻数を異ならせても良い。また、補機バッテリ２０の充電に適した電圧を得られるのであれば、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃの巻数を、一次巻線１２ａ〜１２ｃよりも多くしても良い。
【００３７】
変圧回路１５ａは、コア１１ａに一次巻線１２ａ、セル側二次巻線１３ａ、セル側二次巻線１３ｂ及び補機側二次巻線１４ａが巻き回されることで構成されている。すなわち、変圧回路１５ａは、一次巻線１２ａに交流電流を供給することにより、セル側二次巻線１３ａ、セル側二次巻線１３ｂ及び補機側二次巻線１４ａを電磁誘導させることができるように構成されている。これにより、メインスイッチ１０ａをスイッチングさせてメインバッテリ４から交流電流を一次巻線１２ａに供給することで、メインバッテリ４の電力を電池セル２ａ、電池セル２ｂ及び補機バッテリ２０に供給することができる。また、変圧回路１５ｂは、コア１１ｂに一次巻線１２ｂ、セル側二次巻線１３ｃ、セル側二次巻線１３ｄ及び補機側二次巻線１４ｂが巻き回されることで構成されている。すなわち、変圧回路１５ｂは、一次巻線１２ｂに交流電流を供給することにより、セル側二次巻線１３ｃ、セル側二次巻線１３ｄ及び補機側二次巻線１４ｂを電磁誘導させることができるように構成されている。これにより、メインスイッチ１０ｂをスイッチングさせてメインバッテリ４から交流電流を一次巻線１２ｂに供給することで、メインバッテリ４の電力を電池セル２ｃ、電池セル２ｄ及び補機バッテリ２０に供給することができる。さらに、変圧回路１５ｃは、コア１１ｃに一次巻線１２ｃ、セル側二次巻線１３ｅ、セル側二次巻線１３ｆ及び補機側二次巻線１４ｃが巻き回されることで構成されている。すなわち、変圧回路１５ｃは、一次巻線１２ｃに交流電流を供給することにより、セル側二次巻線１３ｅ、セル側二次巻線１３ｆ及び補機側二次巻線１４ｃを電磁誘導させることができるように構成されている。これにより、メインスイッチ１０ｃをスイッチングさせてメインバッテリ４から交流電流を一次巻線１２ｃに供給することで、メインバッテリ４の電力を電池セル２ｅ、電池セル２ｆ及び補機バッテリ２０に供給することができる。
【００３８】
変圧器１６は、変圧回路１５ａ〜１５ｃで構成され、メインバッテリ４の電圧を変圧して、メインバッテリ４の電力を電池セル２ａ〜２ｆ及び補機バッテリ２０に伝送する。
セルスイッチ１７ａ〜１７ｆは、例えば、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチ等で構成される。そして、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆは、電池セル２ａ〜２ｆと、それぞれに対応するセル側二次巻線１３ａ〜１３ｆの間に接続されて、オンオフ状態を切替えることで、電池セル２ａ〜２ｆへの電力の伝送を制御するために用いられる。具体的には、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオン状態とすると、一次巻線１２ａ〜１２ｃに交流電流が供給されたときに、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆに発生する誘導電流を電池セル２ａ〜２ｆに供給するようにできる。また、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオフ状態とすると、一次巻線１２ａ〜１２ｃに交流電流が供給されても、電池セル２ａ〜２ｆに電流を供給しないようにできる。なお、耐圧が必要な場合には、電磁リレーを用いても良い。
【００３９】
セル側整流回路１８ａ〜１８ｆは、例えば、ダイオード等の半導体素子で構成される。そして、セル側整流回路１８ａ〜１８ｆは、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆが電磁誘導されることで発生する誘導電流を整流し、整流した誘導電流を電池セル２ａ〜２ｆに供給する。なお、図１では、セル側整流回路１８ａ〜１８ｆは、簡略して示しているが、適宜公知の整流回路を用いても良い。
【００４０】
セル側平滑回路１９ａ〜１９ｆは、例えば、コンデンサ等の半導体素子で構成される。そして、セル側整流回路１８ａ〜１８ｆで整流された、電池セル２ａ〜２ｆへ供給する誘導電流を平滑している。なお、図１では、簡略して示しているが、適宜公知の平滑回路を用いても良い。
【００４１】
補機バッテリ２０は、例えば、鉛電池で構成される。また、補機バッテリ２０の端子Ｂは、補機負荷に接続されている。この補機負荷は、例えば、車輌伝送系や制御系等のことである。また、実施形態１においては、補機バッテリ２０をセル用電圧計５ａ〜５ｆ、切替回路６、制御部７、記憶部８、スイッチ回路９の電源としても用いても良い。なお、補機バッテリ２０には、鉛電池に限らず、リチウムイオン電池、ニッカド電池及びニッケル水素電池等の他の蓄電池を用いても良い。
【００４２】
補機用電圧計２１は、補機バッテリ２０に並列に接続され、補機電圧Ｖａを測定する。そして、補機用電圧計２１は、測定した補機電圧Ｖａの値を示す信号を切替回路６に出力する。なお、補機用電圧計２１は、補機電圧Ｖａを測定できるものであれば、適宜選択した電圧検出装置を用いればよい。
【００４３】
補機スイッチ２２は、例えば、電界効果トランジスタ等の半導体スイッチ等で構成される。そして、補機スイッチ２２は、補機バッテリ２０と、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃの共通端子の間に接続されて、オンオフ状態を切替えることで、補機バッテリ２０への電力の伝送を制御するための電流制御素子として用いられる。具体的には、補機スイッチ２２をオン状態とすると、一次巻線１２ａ〜１２ｃに交流電流が供給されたときに、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃに発生する誘導電流を補機バッテリ２０に供給するようにできる。また、補機スイッチ２２をオフ状態とすると、一次巻線１２ａ〜１２ｃに交流電流が供給されても、補機バッテリ２０に電流を供給しないようにできる。なお、耐圧が必要な場合には、電磁リレーを用いても良い。
【００４４】
補機側整流回路２３ａ〜２３ｃは、例えば、ダイオード等の半導体素子で構成される。そして、補機側整流回路２３ａ〜２３ｃは、それぞれ補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃが電磁誘導されることで発生する誘導電流を整流して、補機バッテリ２０に供給するように構成されている。なお、図１では、簡略して示しているが、適宜公知の整流回路を用いても良い。
【００４５】
補機側平滑回路２４ａ〜２４ｃは、例えば、コンデンサ等の半導体素子で構成される。そして、補機側平滑回路２４ａ〜２４ｃは、補機側整流回路２３ａ〜２３ｃで整流された、補機バッテリ２０へ供給する誘導電流を平滑している。なお、図１では、簡略して示しているが、適宜公知の平滑回路を用いても良い。
【００４６】
なお、図示しないが、上記の構成に加えて、補機バッテリ２０と補機スイッチ２２との間に、補機スイッチ２２への電流の逆流を防止するためにダイオード等の半導体素子を備えるようにしても良い。
【００４７】
ここで、図１の構成を用いて、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化及び補機バッテリ２０の充電について説明する。
まず、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化をする場合について説明する。
【００４８】
制御部７は、ユーザからの入力等によりセル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化をすることを決定すると、スイッチ回路９にセルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオン状態にする制御信号を出力して、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオン状態にする。
【００４９】
さらに、制御部７は、スイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃをスイッチ回路９に出力して、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃをスイッチングさせることで、メインバッテリ４から一次巻線１２ａ〜１２ｃへ交流電流を供給させる。
【００５０】
これにより、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆが電磁誘導され、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆそれぞれに誘導電流が発生する。この誘導電流をセル側整流回路１８ａ〜１８ｆでそれぞれ整流する。そして、セル側整流回路１８ａ〜１８ｆで整流された誘導電流をセル側平滑回路１９ａ〜１９ｆが平滑して、電池セル２ａ〜２ｆに供給する。
【００５１】
また、セル側二次巻線１３ａ〜１３ｆが電磁誘導されることにより発生する誘導電流の大きさは、それぞれセル電圧２Ａ〜２Ｆの高さに反比例する。すなわち、電池セル２ａ〜２ｆの中でセル電圧が低い電池セル程大きな電流が供給されることになる。逆に、電池セル２ａ〜２ｆの中でセル電圧が高い電池セル程小さい電流が供給されることになる。
【００５２】
さらに詳細には、電池セル２ａ〜２ｆの中でセル電圧の高い電池セルは、それぞれ一次巻線１２ａ〜１２ｃを介して変圧回路１５ａ〜１５ｃに供給する電力のほうが、変圧回路１５ａ〜１５ｃから供給される電力よりも大きくなる。逆に、電池セル２ａ〜２ｆの中でセル電圧の低い電池セルは、それぞれ一次巻線１２ａ〜１２ｃを介して変圧回路１５ａ〜１５ｃに供給する電力のほうが、変圧回路１５ａ〜１５ｃから供給される電力よりも小さくなる。したがって、この状態を継続することで、セル電圧２Ａ〜２Ｆが均等化される。
【００５３】
次に、補機バッテリ２０を充電する場合について説明する。
制御部７は、ユーザからの入力等により補機バッテリ２０を充電することを決定すると、スイッチ回路９に補機スイッチ２２をオン状態にする制御信号を出力して、補機スイッチ２２をオン状態にする。
【００５４】
さらに、制御部７は、スイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃをスイッチ回路９に出力して、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃをスイッチングさせることで、メインバッテリ４から一次巻線１２ａ〜１２ｃへ交流電流を供給させる。この際、スイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃは、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの位相が異なるように設定されているものとする。すなわち、一次巻線１２ａ〜１２ｃへ供給される交流電流の位相が異なることになる。
【００５５】
これにより、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃが電磁誘導され、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃそれぞれに位相の異なる誘導電流が発生する。この誘導電流を補機側整流回路２３ａ〜２３ｃでそれぞれ整流する。そして、補機側整流回路２３ａ〜２３ｃで整流された誘導電流を補機側平滑回路２４ａ〜２４ｃが平滑して、補機バッテリ２０に供給する。
【００５６】
また、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃが電磁誘導されることにより発生する誘導電流の位相が異なっていることから、それぞれの出力でリプルを弱めあい、変圧器１６の出力のリプルを低減することができる。
【００５７】
図２は、実施形態１の変圧器の出力電圧の模式図である。
ここで、図２を参照して、変圧器のリプル低減について説明する。
ＤＣＤＣコンバータの出力電圧波形２０１は、図６に示す従来のＤＣＤＣコンバータ６０３の出力電圧波形を示している。ＤＣＤＣコンバータ６０３では、単相で入力された交流電流を整流回路で整流し、平滑回路で平滑する構成であるため、その出力電圧においてＤＣＤＣコンバータの出力電圧波形２０１に示すように電圧リプルが発生する。このため、従来の電圧制御装置６００は、ＤＣＤＣコンバータ６０３の後段に、電圧リプルを低減するためのリプル・フィルタ回路６０４を備えて構成されている。
【００５８】
３つの変圧回路の出力電圧波形２０２は、図１に示す実施形態１の変圧回路１５ａ〜１５ｃそれぞれの出力電圧波形を示している。３つの変圧回路の出力電圧波形２０２の実線が変圧回路１５ａの出力電圧波形を示し、破線が変圧回路１５ｂの出力電圧波形を示し、点線が変圧回路１５ｃの出力電圧波形を示している。このように、変圧回路１５ａ〜１５ｃの出力電圧は、制御部７がスイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃによりスイッチ回路９を制御することにより、異なる位相で出力される。また、変圧回路１５ａ〜１５ｃは、単相で入力された交流電流を整流回路で整流し、平滑回路で平滑する構成である。このため、変圧回路１５ａ〜１５ｃそれぞれの出力電圧波形は、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧波形と同じように電圧リプルが発生する。なお、３つの変圧回路の出力電圧波形２０２では、変圧回路１５ａ〜１５ｃの出力電圧波形の位相が互いに１２０°異なる例を示しているが、変圧回路１５ａ〜１５ｃの出力電圧波形の位相が互いに異なっていれば、これに限らずそれぞれ任意の位相を選択しても良い。
【００５９】
変圧器の出力電圧波形２０３は、変圧回路１５ａ〜１５ｃの出力電圧を合成した出力電圧波形である。このように、変圧器１６の出力電圧は、変圧回路１５ａ〜１５ｃの異なる位相の出力電圧が合成されることにより、それぞれの出力電圧で電圧リプルを弱めあい、電圧リプルが低減されている。したがって、図示しないが実施形態１の電圧制御装置１には、従来のＤＣＤＣコンバータを用いた電圧制御装置６００で用いるリプル・フィルタ回路６０４よりも、簡易な構成のリプル・フィルタ回路を適用することができる。なお、上記の説明では、電圧リプルを例に説明したが、実施形態１の電圧制御装置１を用いれば、出力電流及び出力電力についても同様にリプルを低減することができる。
【００６０】
次に、実施形態１の電圧制御装置の動作を説明する。
図３、４は、実施形態１の電圧制御のフローチャートである。
以下の説明においては、ＤＣＤＣコンバータを用いることなく、メインバッテリ４から補機バッテリ２０に電力を伝送する構成を明確にするために、補機バッテリ２０の充電を行なうことを前提として説明する。なお、図３、４に示すフローチャートは、メインバッテリ４の充電時、放電時及び充放電停止時ともに適用することができる。
【００６１】
図３に示すように、制御部７は、電圧制御を開始するか否かを判断している（Ｓ３０１）。具体的には、制御部７は、制御開始信号が入力されたか否かを監視している。そして、制御開始信号が入力されるまで、制御部７は、Ｓ３０１の判断を繰り返している（Ｓ３０１にてＮｏ）。また、制御部７は、制御開始信号が入力される（Ｓ３０１にてＹｅｓ）と、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化及び補機バッテリ２０の充電をするか否かを判断する。具体的には、制御部７において、補機用電圧計２１から取得した補機電圧Ｖａの値と、記憶部８に記憶されている下限電圧の値が式（３）の関係にあるか否かを判断する。そして、制御部７は、式（３）に示すように補機電圧Ｖａが下限電圧以下であった場合に、補機バッテリ２０を充電することを決定し、スイッチ回路９に補機スイッチ２２をオン状態にする制御信号を出力する。これにより、スイッチ回路９は、補機スイッチ２２をオン状態にする（Ｓ３０２）。
【００６２】
さらに、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化をするか否かを判断する（Ｓ３０３）。具体的には、制御部７は、セル用電圧計５ａ〜５ｆから取得したセル電圧２Ａ〜２Ｆの値を用いて式（１）により電圧平均値を算出する。さらに、制御部７は、記憶部８から取得した所定の電圧値α及び所定の電圧値βと、算出した電圧平均値を用いて式（２）によりばらつき許容範囲を設定する。そして、ばらつき許容範囲内にセル電圧２Ａ〜２Ｆが収まっているか否かを判断している。
【００６３】
この判断の結果、セル電圧２Ａ〜２Ｆの中で、ばらつき許容範囲外の電圧を示すセル電圧がある場合に、制御部７は、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化を行なうことを決定する（Ｓ３０３にてＹｅｓ）。そして、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオン状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオン状態にする（Ｓ３０４）。
【００６４】
また、制御部７は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃを異なる位相でスイッチングさせるスイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃをスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃをスイッチングさせる（Ｓ３０５）。
【００６５】
次に、図４に示すように、制御部７は、セル電圧２Ａ〜２Ｆが均等化したか否かを判断する（Ｓ３０６）。具体的には、ばらつき許容範囲内にセル電圧２Ａ〜２Ｆが収まっているか否かを判断している。その結果、セル電圧２Ａ〜２Ｆがばらつき許容範囲内に収まっている場合には、セル電圧２Ａ〜２Ｆが均等化したと判断（Ｓ３０６にてＹｅｓ）して、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオフ状態にして（Ｓ３０７）、Ｓ３０８に移行する。また、セル電圧２Ａ〜２Ｆの中でばらつき許容範囲内に収まっていないセル電圧がある場合には、セル電圧２Ａ〜２Ｆが均等化していないと判断（Ｓ３０６にてＮｏ）して、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆの状態を保ったままＳ３０８に移行する。
【００６６】
そして、制御部７は、補機バッテリ２０の充電が完了したか否かを判断する（Ｓ３０８）。具体的には、補機電圧Ｖａが下限電圧よりも高い電圧になったか否かを判断している。その結果、補機電圧Ｖａが下限電圧よりも高い電圧となっている場合には、補機バッテリ２０の充電が完了したと判断して（Ｓ３０８にてＹｅｓ）、補機スイッチ２２をオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、補機スイッチ２２をオフ状態にして（Ｓ３０９）、Ｓ３１０に移行する。また、補機電圧Ｖａが下限電圧以下である場合には、補機バッテリ２０の充電が終了していないと判断（Ｓ３０８にてＮｏ）して、補機スイッチ２２の状態を保ったままＳ３１０に移行する。
【００６７】
Ｓ３０６〜Ｓ３０９が終了すると、制御部７は、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２が全てオフ状態になっているか否かを判断する（Ｓ３１０）。具体的には、制御部７からスイッチ回路９に最近出力した、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２の制御信号の内容を参照することで、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２の状態を確認している。なお、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２の制御信号の内容は、記憶部８に記憶しておいても良いし、制御部７のワークスペースに保持しておいても良い。
【００６８】
そして、制御部７は、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２が全てオフ状態になっている場合には、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングを停止させる制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングを停止させて、一連の電圧制御を終了する（Ｓ３１１）。また、制御部７は、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２が全てオフ状態になっていない場合には、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングを継続したまま、Ｓ３０６に移行する。
【００６９】
図３のＳ３０３おいて、制御部７は、セル電圧２Ａ〜２Ｆがばらつき許容範囲内に収まっている場合には、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化をしないことを決定する（Ｓ３０３にてＮｏ）。そして、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオフ状態にする（Ｓ３１２）。
【００７０】
また、制御部７は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃを異なる位相でスイッチングさせるスイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃをスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃをスイッチングさせる（Ｓ３１３）。
【００７１】
そして、図４に示すように、制御部７は、Ｓ３０８と同様の制御により、補機バッテリ２０の充電が完了したか否かを判断する（Ｓ３１４）。その結果、補機バッテリ２０の充電が完了していないと判断した場合（Ｓ３１４にてＮｏ）には、Ｓ３１４を繰り返す。
【００７２】
また、Ｓ３１４において、補機バッテリ２０の充電が完了したと判断した場合（Ｓ３１４にてＹｅｓ）には、補機スイッチ２２をオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、補機スイッチ２２をオフ状態にする（Ｓ３１５）。
【００７３】
さらに、制御部７は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングを停止させる制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングを停止させて、一連の電圧制御を終了する（Ｓ３１６）。
【００７４】
以上のように、実施形態１では、変圧回路１５ａ〜１５ｃの一次巻線１２ａ〜１２ｃを、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化に用いるセル側二次巻線１３ａ〜１３ｆと、補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃとで共用にした。これにより、別途ＤＣＤＣコンバータを用いることなく、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化をし、かつ、メインバッテリ４から補機バッテリ２０に電力を伝送することができる。
【００７５】
また、実施形態１では、変圧器１６を変圧回路１５ａ〜１５ｃで構成し、変圧回路１５ａ〜１５ｃの補機側二次巻線１４ａ〜１４ｃの出力電圧を合成して補機バッテリ２０に供給するようにした。さらに、変圧回路１５ａ〜１５ｃの入力側である一次巻線１２ａ〜１２ｃに供給する交流電流の位相を異ならせることで、それぞれの変圧回路１５ａ〜１５ｃの出力電圧の位相を異ならせている。よって、変圧器１６の出力電圧は、変圧回路１５ａ〜１５ｃから出力される異なる位相の出力電圧の合成により得られることになる。これにより、それぞれの出力電圧で電圧リプルを弱めあい、変圧器１６の出力電圧のリプルを低減することができる。なお、出力電流及び出力電力についても同様にリプルを低減している。
【００７６】
また、実施形態１では、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆ及び補機スイッチ２２を備えるように構成した。これにより、セル電圧２Ａ〜２Ｆの均等化及び補機バッテリ２０の充電を適宜選択して行なうことができる。そして、ばらつき許容範囲及び下限電圧を設定することにより、必要な電圧制御のみを行なわせることができる。したがって、変圧回路１５ａ〜１５ｃで消費される無駄な電力を抑制することができ、回路効率を向上させることができる。
【００７７】
また、実施形態１の電圧制御装置１では、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの周期を一定でなくても良い。
また、実施形態１の上記の説明において、制御部７は、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの位相を異ならせるために、異なるスイッチング制御信号１０Ａ〜１０Ｃをスイッチ回路９に出力している。これに代えて、スイッチ回路９に遅延回路を設けることで、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの位相を異ならせるように構成しても良い。このように構成することで、制御部７では、スイッチング制御信号を一つ出力すれば、スイッチ回路９が自動的にメインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの位相を異ならせる。また、同じスイッチング制御信号によりスイッチングの周期が決定されるので、自動的にメインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの周期を同じにすることができる。したがって、制御部７の制御を簡易なものにできる。
【００７８】
また、図４のＳ３０６がＳ３１０の後に行われるときに、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆがオフ状態であり、かつ、判断がＮｏの場合には、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆをオン状態とする制御を行なっても良い。これにより、Ｓ３０６〜Ｓ３１０を繰り返している途中において、セル電圧２Ａ〜２Ｆがばらついたときに、直ちにセル電圧２Ａ〜２Ｆを均等化する制御を開始することができる。
【００７９】
また、図４のＳ３０８がＳ３１０の後に行われるときに、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆがオフ状態であり、かつ、判断がＮｏの場合には、補機スイッチ２２をオン状態とする制御を行なっても良い。これにより、Ｓ３０６〜Ｓ３１０を繰り返している途中において、補機電圧Ｖａが下限電圧以下となり、補機電圧Ｖａが不足したときに、直ちに補機バッテリ２０の充電を開始することができる。
【００８０】
また、実施形態１の上記の説明において、電池セルを２つ直列に接続した電池ブロックを３個備え、その３個の電池ブロックを直列に接続したメインバッテリを例として説明したが、これに限らず各構成要素の数を増減させても良い。この場合、それぞれの構成要素の最小数は、電池ブロック、変圧回路及びメインスイッチが２個以上であり、それぞれの電池ブロックに属するセル電池は１個以上あれば良い。その他の構成要素については、電池ブロック及び電池ブロックに属する電池セルの個数に応じて適宜変更すれば良い。
【００８１】
また、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの周期を互いに異ならせても良い。この場合、リプルが低減されるように、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃのスイッチングの位相を互いに調整することが望ましい。
［実施形態２］
次に、実施形態２の電圧制御装置について説明する。
【００８２】
実施形態２の構成は、実施形態１の構成と同じであるので説明を省略する。なお、実施形態２においても、電池セルを２つ直列に接続した電池ブロックを３個備え、その３個の電池ブロックを直列に接続したメインバッテリを有する電圧制御装置を例として説明する。
【００８３】
図５は、実施形態２の電圧制御のフローチャートである。
実施形態２の電圧制御は、実施形態１と図３のＳ３０６、Ｓ３０７が異なる。それ以外の電圧制御は、実施形態１と同じである。そのため、以下の説明では、実施形態１のＳ３０６、Ｓ３０７に代えて実行される図５に示す実施形態２のＳ５０１〜Ｓ５０９の制御について説明する。
【００８４】
図３のＳ３０５において、メインスイッチ１０ａ〜１０ｃがスイッチングされると、セル電圧２Ａ、２Ｂが均等化しているか否かを判断する（Ｓ５０１）。具体的には、制御部７が実施形態１で説明したばらつき許容範囲内にセル電圧２Ａ、２Ｂが収まっているか否かを判断している。その結果、セル電圧２Ａ、２Ｂがばらつき許容範囲内に収まっている場合には、セル電圧２Ａ、２Ｂが均等化したと判断する（Ｓ５０１にてＹｅｓ）。そして、制御部７は、セルスイッチ１７ａ、１７ｂをオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ａ、１７ｂをオフ状態にして（Ｓ５０２）、Ｓ５０４に移行する。また、セル電圧２Ａ、２Ｂのいずれか、または、両方がばらつき許容範囲内に収まっていない場合には、セル電圧２Ａ、２Ｂが均等化していないと判断（Ｓ５０１にてＮｏ）する。そして、制御部７は、セルスイッチ１７ａ、１７ｂをオン状態にして（Ｓ５０３）、Ｓ５０４に移行する。
【００８５】
次に、セル電圧２Ｃ、２Ｄが均等化しているか否かを判断する（Ｓ５０４）。この判断方法は、Ｓ５０１のセル電圧２Ａ、２Ｂが均等化しているか否かの判断と同じである。その結果、セル電圧２Ｃ、２Ｄが均等化したと判断した（Ｓ５０４にてＹｅｓ）場合には、制御部７からセルスイッチ１７ｃ、１７ｄをオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ｃ、１７ｄをオフ状態にして（Ｓ５０５）、Ｓ５０７に移行する。また、セル電圧２Ｃ、２Ｄが均等化していないと判断した（Ｓ５０４にてＮｏ）場合には、制御部７からセルスイッチ１７ｃ、１７ｄをオン状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ｃ、１７ｄをオン状態にして（Ｓ５０５）、Ｓ５０７に移行する。
【００８６】
さらに、セル電圧２Ｅ、２Ｆが均等化しているか否かを判断する（Ｓ５０７）。この判断方法は、Ｓ５０１のセル電圧２Ａ、２Ｂが均等化しているか否かの判断と同じである。その結果、セル電圧２Ｅ、２Ｆが均等化したと判断した（Ｓ５０７にてＹｅｓ）場合には、制御部７からセルスイッチ１７ｅ、１７ｆをオフ状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ｅ、１７ｆをオフ状態にして（Ｓ５０８）、Ｓ３０８に移行する。また、セル電圧２Ｅ、２Ｆが均等化していないと判断（Ｓ５０７にてＮｏ）した場合には、制御部７からセルスイッチ１７ｅ、１７ｆをオン状態にする制御信号をスイッチ回路９に出力する。これにより、スイッチ回路９は、セルスイッチ１７ｅ、１７ｆをオン状態にして（Ｓ５０９）、Ｓ３０８に移行する。
【００８７】
以上のように制御することにより実施形態２は、電池ブロック３ａ〜３ｃごとにセル電圧の均等化が必要な電池セルのある電池ブロックのみを均等化制御することができる。これにより、実施形態１よりもさらに、変圧回路１５ａ〜１５ｃで消費される無駄な電力を抑制することができ、回路効率を向上させることができる。
【００８８】
また、Ｓ５０１〜Ｓ５０９の処理を電池ブロック単位ではなく、電池セル単位で行なっても良い。この場合には、セルスイッチ１７ａ〜１７ｆのオンオフ状態の制御が多くなり、かつ、スイッチング損失が増えるが、変圧回路１５ａ〜１５ｃで消費される電力とのトレードオフの関係上有利である場合には、より変圧回路１５ａ〜１５ｃで消費される無駄な電力を抑制することができ、回路効率を向上させることができる。
【００８９】
また、実施形態２において、式（２）を用いてばらつき許容範囲を設定するときに、式（１）により算出される電圧平均値よりも高い電圧平均値を用いても良い。そして、セルスイッチがオフされる数が増えるごとに、電圧平均値を本来の値に段階的に近づけて、ばらつき許容範囲を設定すると良い。すなわち、先に均等化された電池ブロックのセル電圧は、セル電圧が均等化したと判断されてからしばらく放電することで、本来の電圧平均値に近づくようにする。これにより、先にセル電圧が均等化されたと判断され、一次巻線１２ａ〜１２ｃに電力を供給するのみとなった電池ブロックにおいて、他の電池ブロックのセル電圧の均等化の間に低下する電圧分があっても、結果的に本来の電圧平均値に近づけることができる。
【００９０】
また、実施形態２においても、実施形態１と同様に、それぞれの構成要素の最小数は、電池ブロック、変圧回路及びメインスイッチが２個以上であり、それぞれの電池ブロックに属するセル電池は１個以上あれば良い。その他の構成要素については、電池ブロック及び電池ブロックに属する電池セルの個数に応じて適宜変更すれば良い。
【符号の説明】
【００９１】
１  電圧制御装置
２ａ〜２ｆ  電池セル
３ａ〜３ｃ  電池ブロック
４  メインバッテリ
５ａ〜５ｆ  セル用電圧計
６  切替回路
７  制御部
８  記憶部
９  スイッチ回路
１０ａ〜１０ｃ  メインスイッチ
１１ａ〜１１ｃ  コア
１２ａ〜１２ｃ  一次巻線
１３ａ〜１３ｆ  セル側二次巻線
１４ａ〜１４ｃ  補機側二次巻線
１５ａ〜１５ｃ  変圧回路
１６  変圧器
１７ａ〜１７ｆ  セルスイッチ
１８ａ〜１８ｆ  セル側整流回路
１９ａ〜１９ｆ  セル側平滑回路
２０  補機バッテリ
２１  補機用電圧計
２２  補機スイッチ
２３ａ〜２３ｃ  補機側整流回路
２４ａ〜２４ｃ  補機側平滑回路
【図１】
2013198306.tif 000003
【図２】
2013198306.tif 000004
【図３】
2013198306.tif 000005
【図４】
2013198306.tif 000006
【図５】
2013198306.tif 000007
【図６】
2013198306.tif 000008